钛扩散铌酸锂光折变长周期光栅耦合器的优化设计

"文章探讨了在钛扩散铌酸锂波导上设计和分析光折变长周期波导光栅耦合器的方法。通过有效折射率法和耦合模理论，研究了耦合器的关键参数，如光栅周期、波导间距和耦合长度。文章指出，光栅周期为74.28微米，两波导间隔8微米，耦合器长度至少为2.42厘米时，可实现100%耦合。分析传输光谱后，发现3dB带宽为5.20纳米。模拟结果显示，允许光栅长度和偏移距离的容差分别达到0.37厘米和0.21厘米时，耦合效率仍可保持在90%以上，这使得该耦合器适用于粗波分复用系统。" 这篇论文详细介绍了如何在钛扩散的铌酸锂波导上设计和分析光折变长周期波导光栅耦合器。耦合器是光子集成电路中的关键组件，用于引导光信号的合并或分离。在此研究中，研究人员提出了一种创新方案，选择铌酸锂作为基材，因为它具有良好的光折变效应，能有效地改变其折射率以响应光强变化，从而实现光信号的动态调控。 文章首先介绍了设计过程，利用有效折射率法计算了光在波导中的传播特性，这是理解波导中光行为的基础。耦合模理论则帮助确定了耦合器的结构参数，包括光栅周期（74.28微米）和两波导间的距离（8微米）。这些参数的选择对耦合器性能至关重要，直接影响光信号的耦合效率和带宽。 耦合器的最小长度被确定为2.42厘米，这在100%耦合条件下是最优的。3dB带宽（5.20纳米）是衡量光谱范围的指标，表示在该范围内，耦合器的效率下降到最大值的一半。此外，研究还考虑了制造公差的影响，模拟结果显示，即使光栅长度和偏移距离分别有0.37厘米和0.21厘米的偏差，耦合效率仍然可以保持在90%以上，显示出该设计的鲁棒性。 最后，鉴于其优良的性能和对制造公差的宽容度，该光折变长周期波导光栅耦合器被认为具有应用于粗波分复用系统的潜力。粗波分复用是一种光纤通信技术，允许多个光信号在不同波长上同时传输，从而显著提高光纤的传输容量。 这项研究不仅提供了设计高效耦合器的新方法，而且强调了光折变材料在集成光学中的应用前景，特别是在提高光通信系统的性能和可靠性方面。这一工作对于进一步推进光电子技术，尤其是光子集成电路的发展具有重要意义。